发电厂厂房一般不装设避雷针，以免发生反 击事故和引起继电保护误动作。
7.2变电所内阀型避雷器的保护作用
变电所内装设阀型避雷器是对入侵雷电过电 压波进行防护的主要措施，它的保护作用主要 是限制过电压波的幅值。
u
z1
ub
避 雷 器
变 压 器
ub
2u
Z1
2u
Z1
ub ib
动作前的等值电路
动作后的等值电路
L G
L4
700 m 700 m
FCD （FZ）
C
FCD
FS
FE2
FE1
7.5.4非直配电机的保护
根据我国运行经验，在一般情况下，无架空 线的直配电机不需要装设电容器和避雷器。 在多雷区，对特别重要的发电机，则宜在发 电机出线上装设一组FCD型避雷器，如变压器侧 装设有FCZ型磁吹避雷器，对电机侧是否要装避 雷器，可视情况而定。 若发电机与变压器间有长于50m的架空母线 或软连接线时，对此段母线除应对直击雷进行保 护外，还应防止雷击附近大地而产生的感应过电 0.15F 压，此时应在电机每相出线上装设不小于 的电容器或磁吹避雷器。
第七章 发电厂和变电所的防雷保护
发电厂、变电所遭受雷害可能来自两方面：
雷直击于发电厂、变电所； 雷击线路，沿线路向发电厂、变电所入侵的雷电波。
变电构架
变电构架
变 压 器 构 架
按照安装方式的不同，将避雷针分为：
独立避雷针
装在配电装置构架上的避雷针
（简称构架避雷针）
独立避雷针
构架避雷针
未沿全线架设避雷线的35～110KV 线路变电所的进线段保护
FZ
GB
全线架设避雷线的变电所的进线段 保护
安装GB2的原因
这是因为线路断路器隔离开关在雷雨季节可能经常开断而线路侧又 带有工频电压（热备用状态），
沿线袭来的雷电波（其幅值U 50% ）传到开路端，由于开路反射电压 要上升到 2U50% ， 这时可能使开关绝缘对地放电并引起工频短路，将断路器或隔离开 关的绝缘支座烧毁， 为此在靠近隔离开关或断路器处装设一组管型避雷器GB2。
7.5旋转电机的防雷保护
7.5.1旋转电机的防雷保护特点
旋转电机——包括发电机、调相机、大型电 动机等。 旋转电机的防雷保护——指直配电机的防雷 保护，即指与架空线路直接相连的旋转电机。
旋转电机防雷保护的特点： 由于结构和工艺上的特点，在相同电压等级的电气设 备中，旋转电机的绝缘水平是最低的。 电机在运行中受到发热、机械振动、臭氧、空气中的 潮气、污秽、电气应力等因素的联合作用，使绝缘容易 老化。 保护旋转电机用的是磁吹避雷器，其保护性能与电机 的绝缘水平配合裕度很小。采用现代氧化锌避雷器后， 情况有所改善，但仍不够可靠，还必须与电容器组、电 抗器、电缆段等配合使用，以提高保护效果。 电机绕组中性点一般不接地，三相进波时在直角波头 情况下，中性点电压可达进波电压的两倍，因此必须对 中性点采取保护措施。
在断路器闭合运行时雷电侵入波不应使GB2动作，如GB2在断路器闭 合运行时侵入波使之放电，则将造成截波，可能危及变压器纵绝缘与 相间绝缘。
若缺乏适当参数的管型避雷器，则GB2可用阀型避雷器代替。
1~2km
FZ
GB2
GB1
安装GB1的原因
为了限制流入变电所阀型避雷器的雷电流，在进 线首端可装设一组管型避雷器或保护间隙。
电压等级的阀型避雷器，就能保护好三相低压 绕组。
中压绕组、高压绕组虽也有开路运行的可能，但其 绝缘水平较高，一般不需加装避雷器来保护。
7.4.2自耦变压器的防雷保护
自耦变压器一般除了高、中压自耦绕组上，还有三角形接线的 低压非自耦绕组。在运行中，可能出现高、低压绕组运行、中压 绕组开路和中、低压绕组运行、高压绕组开路的情况。由于高、 中压自耦绕组的中性点均直接接地，因而在高压侧进波时，自耦 绕组各点的电压初始分布、稳态分布和各点最大电压包络线均与 中性点接地的单绕组相同，在开路的中压侧端子 A上可能出现的 最大电压为高压侧电压 U 0 的 2 / k倍，因而有可能引起处于开路状 态的中压侧套管的闪络，为此应在中压断路器QF2的内侧装设一 组阀型避雷器，进行保护。
UC
Z
G
UC
Z
Zg
FCD
C
2U0
电机母线上装设电容以限制来波陡度 原理接线图 先值电路
（3）电缆段保护（进线段保护）
它主要功能是限制流经FCD型避雷器中的雷电流使之小于3KA。可 采用电缆与管型避雷器联合作用的典型进线保护段。雷电波侵入时管 型避雷器FE2动作，电缆芯线与外皮经FE2短接在一起，雷电流流过 FE2和接地电阻 R1 所形成的电压 iR1 同时作用在外皮与芯线上，沿外 皮将有电流 i2流向电机侧，于是在电缆外皮本身的电感 L2上将出现压 降L2 di2 / dt，此压降是由环绕外皮的磁力线变化所造成的，这些磁力线 也必然全部与芯线相匝链，结果在芯线上也感应出一个大小相等其值 为 L2 di2 / dt的反电动势来，此电动势阻止雷电流从A点沿芯线向电机侧 流动，也限制了流经FCD的雷电流，如果 iR1 与 L2 di2 / dt 完全相等，则 在芯线中就不会有电流流过，但因电缆外皮末端的接地引下线总有电 感 L3存在，则 iR1 与 L2 di2 / dt 之间就有差值，差值越大则流经芯线的雷 A 电流就愈大。
此外，还须注意的情况： 当中压侧接有出线时（相当于 A点经线路波阻抗 接地），如高压侧有过电压波入侵， A点的电位接近 于零，大部分过电压将作用在 AA 一段绕组上，这显然 是危险的，同样地，高压侧接有出线时，中压侧进波 也会造成类似的结果。
显然， AA 绕组越短（变比k越小），危险性越大。 一般在 k 1.25 时，还应在AA 之间再跨接一组避雷器 （FV3）。
大容量直配电机
150 m
L G
L4
150 m
FS2
FS1
FCD （FZ）
C
FCD
FS
R
R
R 3
25000~60000KW直配电机的保护接线
（b）使用FS型避雷器
对于大容量（25,000~60,000KW）直配电机的典型防雷接 线如下图。 L为限制工频短路电流用的电抗器，对电机防雷有利； L前加设一组FS型避雷器以保护电抗器前的电缆终端。由于 L的存在，当侵入波到达L时将发生全反射，电压增加一倍， FS动作，一方面保护电缆头，另外也进一步限制了流经FCD 的雷电流。 为了保护中性点绝缘，除了限制侵入波陡度不超过限定值外， 尚需在中性点加装避雷器。
7.4变压器的防雷保护
7.4.1三绕组变压器的防雷保护 当三绕组变压器的高压侧或中压侧有雷电过电压波 袭来时，通过绕组间的静电耦合和电磁耦合，其低压 绕组上会出现一定的过电压；
最不利的情况是低压绕组处于开路状态，这时静电 感应分量可能很大而危及绝缘。
考虑到这一分量将使低压绕组的三相导线电位同时 升高，所以只要在低压绕组出线端加装一只该
u
~ 2kU0
u
U0 ~ kU 0
0
x
U0

0
x
U0
A
N
A
A
U0
A
N
A
QF1
FV3 A’ QF2 FV2 FV1
N
当中压侧进波时（由值为 U0 U0 ），自耦绕组各 点的电压分布如下图，由中压端 A 到开路的高压端 A 之间的电压稳态分布是由中压端 A 到中性点 N 之间的 电压稳态分布的电磁感应所产生的，高压端 A 的稳态 电压为kU0 。在振荡过程中， A 点的最大电压可达2kU 0 。 因而将危及高压侧绝缘，为此在高压断路器QF1的内侧 也应装设一组避雷器（FV1）进行保护。
G
L4
C
L2
L3
i2
FCD
i
FE2
R1
70m G
L4
C
L2
L3
i2
FCD
i
FE2
FE1
R1
（4）电抗器
主要功能是在雷电波侵入时抬高电缆首端冲击电压， 从而使管型避雷器放电。例： 在电缆首端与FE2之间加装
100 ~ 300H 电感；
将FE2沿架空线前移70m。
7.5.3直配电机的防雷保护接线
变压器何以得到保护？
由于避雷器直接接在变压器旁，故变压器上 的过电压波形与避雷器上电压相同，若变压器的 冲击耐压大于避雷器的冲击放电电压和5KA下的残 压（流经避雷器的雷电流一般不超过5KA，故残压 的最大值取5KA下的数值），则变压器将得到可靠 的保护。
变电所中有很多设备，不可能在每个设备旁都 装设一组避雷器， 一般只在变电所母线上装设避雷器，由于变压 器是最重要的设备，因此避雷器应尽可能靠近变 压器。
避雷器离开变压器和各电气设备都有一段长度 不等的距离，当雷电波入侵时，变压器和各电气 设备上的电压将与避雷器上电压不相同。 被保护绝缘与避雷器间的电气距离（沿母线和 连接线计算的距离）越大，来波陡度越大，电压 差值也就越大。
最大允许电气距离
对于一般变电所的入侵雷电波防护设计 主要是选择避雷器的安装位置，其原则是在 任何可能的运行方式下，变电所的变压器和 各设备距避雷器的电气距离皆应小于最大允 许电气距离 lmax 。
例如：当线路全线无避雷线时，在1~2km线 路上架设避雷线，保护角取20°，使此段线路 有较高耐雷水平，并减少由于绕击和反击的概 率。
变电所内设备距避雷器的最大允许距离 lmax 就是根据进线段以外落雷的条件下求得的， 这样就可以保证进线段以后落雷时变电所不 会发生事故。
1~2km
FZ
GB2
GB1
7.3变电所进线段保护
7.3.1变电所的进线段保护作用 进线段保护的必要性
如果当雷击于变电所附近的导线时，流过 导线的电流将超过一定值，而且陡度也会超过 允许值。因此，必须在靠近变电所的一段进线 上采取可靠的防直击雷保护措施。